AMPキナーゼの活性化と核移行に関わる調節サブユニットの分子連関

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AMPキナーゼ(AMPK)は、細胞内あるいは動物個体全体のエネルギー状態を感知して代謝や摂食行動を調節することから"metabolic sensor"あるいは"fuel gauge"と呼ばれている。AMPKは、AMPによるアロステリックな活性化とAMPKKによるαサブユニットのリン酸化によって活性化される。またAMPKはα1及び2、β1及び2、γ1、2及び3が存在し、計12種類の組み合わせが可能であり、これによつて多彩な調節作用を営んでいると考えられる。本研究では、AMPKによる多彩な調節作用の一端を明らかにする目的で、C2C12細胞を用いてレプチンとグルコース飢餓によるAMPKへの調節作用を調べた。その結果、レプチンはα2AMPKを選択的に活性化するが、グルコース飢餓はα1AMPKを選択的に活性化することを見出した。さらに、α2AMPKは核移行シグナルによつて一部を核に移行させ、PPARαなどの脂肪酸酸化関連遺伝子の発現を高めるとともに、ミトコンドリアでの脂肪酸酸化を促進した。これに対して、α1AMPKは核移行シグナルを持たず、ミトコンドリアでの脂肪酸酸化のみを促進した。このことから、レプチンは、遺伝子発現とミトコンドリアでの脂肪酸酸化を同時に促進することによって脂肪酸酸化を持続的に維持し、骨格筋などにおいて脂肪の過剰蓄積を防ぐと考えられる。一方、グルコース飢餓は、ATPを消費する遺伝子発現を促進すること無く、ミトコンドリアでの脂肪酸酸化を高めて、ATPを回復させる。